Forskere opdager en ny type pulserende stjerne

Forskere kan fortælle meget om en stjerne ved det lys, den afgiver. Farven, for eksempel, afslører dens overfladetemperatur og elementerne i og omkring den. Lysstyrke korrelerer med en stjernes masse, og for mange stjerner, lysstyrken svinger, lidt som et flimrende stearinlys.

Et team af forskere ledet af UC Santa Barbara-forsker Thomas Kupfer opdagede for nylig en ny klasse af disse pulsatorer, der varierer i lysstyrke hvert femte minut. Deres resultater blev vist i The Astrofysiske tidsskriftsbreve .

"Mange stjerner pulserer, selv vores sol gør det i meget lille skala, sagde Kupfer, en postdoc ved UC Santa Barbaras Kavli Institut for Teoretisk Fysik (KITP). En ægte pulsator kan variere i lysstyrke med omkring 10 % på grund af en periodisk ændring i dens temperatur, radius eller begge dele. "De med de største lysstyrkeændringer er normalt radiale pulsatorer, 'ånder' ind og ud, når hele stjernen ændrer størrelse, " forklarede han. Ved at studere pulseringer i detaljer, videnskabsmænd kan lære om disse stjerners indre egenskaber.

I første omgang, Kupfer og hans kolleger hos Caltech ledte efter binære stjerner med perioder mindre end en time i observationer fra Zwicky Transient Facility, en himmelundersøgelse ved Palomar Observatory nær San Diego. Fire skilte sig ud på grund af store ændringer i deres lysstyrke over blot et par minutter. Opfølgningsdata bekræftede hurtigt, at de faktisk var pulsatorer, ikke binære par.

Arbejde med sine Caltech-samarbejdspartnere, sammen med tidligere UC Santa Barbara doktorand Evan Bauer og KITP-direktør Lars Bildsten, Kupfer har nu identificeret de iøjnefaldende stjerner som varme subdværgpulsatorer. En underdværg er en stjerne omkring en tiendedel af solens diameter med en masse mellem 20 og 50 % af solens. De er utroligt varme - op til 90, 000 grader Fahrenheit, sammenlignet med solens 10, 000 F. "Disse stjerner har helt sikkert fuldført fusionen af ​​al brint i deres kerne til helium, forklarer hvorfor de er så små og kan svinge så hurtigt, sagde Bildsten.

Opdagelsen kom som en overraskelse. Forskere havde ikke tidligere forudsagt eksistensen af ​​disse stjerner, Kupfer forklarede, men set i bakspejlet passer de godt ind i de førende modeller for stjernernes evolution.

På grund af stjernernes lave masse, holdet mener, at de startede livet som typiske sollignende stjerner, der smelter brint til helium i deres kerne. Efter at have opbrugt brinten i deres kerner, stjernerne udvidede sig til den røde kæmpe scene. Som regel, en stjerne vil nå sin største radius og begynde at fusionere helium dybt i kernen. Imidlertid, forskerne tror, ​​at disse nyopdagede stjerner fik deres ydre materiale stjålet af en ledsager, før helium blev varmt og tæt nok til at smelte sammen.

I fortiden, varme underdværge var næsten altid i familie med stjerner, som blev til røde kæmper, begyndte at fusionere helium i deres kerner, og blev derefter strippet af en ledsager. De nye resultater indikerer, at denne gruppe omfatter forskellige typer stjerner. "Nogle laver heliumfusion og nogle gør ikke, " sagde Kupfer.

Stjernernes pulseringer gør det muligt for forskere at undersøge deres masser og radier og sammenligne disse målinger med stjernemodeller, noget, der ellers ikke var muligt tidligere. "Vi var i stand til at forstå de hurtige pulseringer ved at matche dem med teoretiske modeller med lavmassekerner lavet af relativt koldt helium, sagde Bauer.

"Himmelundersøgelser transformerer astronomi, og Zwicky Transient Facility hjælper med at pionere denne tilgang, " siger National Science Foundations Richard Barvainis, der fører tilsyn med styrelsens tilskud til støtte for anlægget. "Dette seneste resultat er et perfekt eksempel - ved at se fjerne stjerner pulsere i løbet af få minutter, astronomer har fået uventet indsigt i stjernernes evolution."

Kupfer mener, at der er mere i vente. "Jeg forventer, at disse store, tidsdomæneundersøgelser som Zwicky Transient Facility vil bringe mange uventede opdagelser i fremtiden, " han sagde.